Redis过期键

过期字典

redisDb 结构的 expires 字典保存了数据库中所有键的过期时间，我们称这个字典为过期字典。

1. 过期字典的键是一个指针，该指针指向键空间里面的某个键对象
2. 过期字典的值是一个 long long 类型的整数，这个整数保存了键指向的数据库键的过期时间(毫秒精度的Unix时间戳)。

过期键的认定

is_expired函数(Redis 实际使用，直接访问字典比执行命令稍快一点)

1. 检查给定键是否存在于过期字典里面，如果存在，则取出过期时间；
2. 判断Unix当前时间戳是否大于过期时间，如果大于，则键值已经过期，否则，键值未过期。

TTL 命令

1. 如果对某个键执行 TTL 命令，如果返回值大于等于 0 ，表示该键不过期！

过期策略

1. 定时删除：在设置键的过期时间时，同时创建一个定时器，让定时器在键的过期时间来临时，立即进行删除。
2. 惰性删除：放任键过期不管，在每次取键时，检查是否过期，如果过期，删除键值，否则返回键值。
3. 定期删除：每隔一段时间，程序对数据库做一次检查，删除里面的过期键；每次扫描多少个数据库，每个数据库删除多少个键值，都可以通过配置文件搞定。

​ 以上的第一种和第三种为主动删除策略，第二种为被动删除策略。

过期策略优缺点

定时删除

1. 优点：对内存是最友好的，定时删除策略使用定时器，可以尽可能快的删除键值，释放键值的内存占用
2. 缺点：对 CPU 时间最不友好，在过期键过多的情况下，会大量占用CPU时间，在内存不紧张CPU时间紧张的情况下，将CPU时间浪费在过期键的删除中，会影响服务器的吞吐量和响应时间；而且创建定时器需要用到Redis的时间事件，而Redis的时间事件是一个无序链表，查找一个时间事件的复杂度为0(N)，并不能高效的处理大量时间事件。

惰性删除

1. 优点：对CPU时间最友好，只会在取出该键时对键值进行检查，不会因为删除无关的键值，占用CPU时间
2. 缺点：对内存最不友好，一个键值过期了，但是它仍然保留在数据库中，那么它一直不被删除，内存就一直不会被释放。比如一些和时间相关的数据：日志。

定期删除

1. 优点：是定时删除和惰性删除的折中方式，通过控制删除操作的执行频率和执行时间，减少对CPU时间的占用，同时定期的删除过期键，减少了内存浪费。
2. 缺点：难以确定删除操作的执行时长和频率。

Redis 使用的删除策略

Redis 的过期策略是惰性删除和定期删除两种策略结合来使用的。

惰性删除

Redis 的惰性删除是由 db.c/expireIfNeeded 函数实现的，所有读写Redis数据库的命令在执行前，都会执行该函数检查输入键。如果输入键过期，expireIfNeeded 函数删除键；如果输入键没有过期，expireIfNeeded 函数不做任何操作。

定期删除

Redis 的定期删除是由 redis.c/activeExpireCycle 函数实现的，每当 Redis 服务器上 redis.c/serverCorn 函数执行时，activeExpireCycle 函数都会被调用，它在规定的时间内，分多次遍历服务器上的多个数据库，从数据库的 expire 字典中随机检查一部分键的过期时间，看是否过期，如果过期，就删除。

每次检查的数据库数量，每次从数据库取出的键值数量，都可以通过配置文件进行配置。

通过全局变量 current_db ，记录当前执行到哪个数据库，如果数据库被遍历一遍后，current_db 会被重置为 0，从头开始计数。

过期键对AOF、RDB持久化和复制的影响

1. 生成 RDB 文件

在执行 SAVE 或BGSAVE 命令创建一个新的 RDB 文件时，会对数据库中的键进行检查，已过期的键不会被记录到 新的 RDB 文件中。

2. 载入 RDB 文件

1. 如果服务器以主服务器的模式运行，那么在载入 RDB 文件时，程序会对RDB 文件中的键进行检查，未过期的键导入到数据库中，已过期的键，则会被忽略，所以不会影响。
2. 如果服务器以从服务器的模式运行，那么在载入 RDB 文件时，不论键是否过期，都会导入到数据库，但是主从服务器在进行数据同步时，从服务器的数据会被清空，所以一般情况下， 过期键也不会影响到 Redis 的从服务器。

3. AOF 文件写入

过期键对 AOF 文件写入不会有任何影响。当过期键被惰性删除或定期删除时，会往 AOF 文件中追加一条 DEL 命令，显式的记录该条记录被删除。

4. AOF 文件重写

执行 AOF 文件重写时，程序会对AOF 文件中的键进行检查，已过期的键不会被保存到新的 AOF 文件中去，所以不会影响。

5. 复制

服务器在复制模式下，服务器的过期键删除由主服务器控制。

1. 主服务器在删除一个过期键之后，会显式的发送一条 DEL 命令给所有的从服务器，告知从服务器删除这个过期键。
2. 从服务器在执行客户端发来的读命令时，即使碰到过期键也不会删除，而是继续像处理未过期键一样，处理过期键。
3. 从服务器只会在接收到主服务器发送的 DEL 命令，才会删除过期键。